煤礦通風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度高故障與對策研究

范新榮 江投集團(tuán)安源煤業(yè)有限公司尚莊煤礦

煤礦風(fēng)機(jī)電機(jī)主要用于限制井下瓦斯使用，屬于安全裝備，可有效為井下空氣需求提供保障，確保井下工作人員順利完成各項(xiàng)工作，因此，該設(shè)備的使用與井下人員安全性密切相關(guān)。以往行業(yè)主要以電機(jī)熱狀態(tài)作為煤礦風(fēng)機(jī)電機(jī)穩(wěn)定性的評估指標(biāo)，以基準(zhǔn)環(huán)境溫度作為前提，當(dāng)定子溫度、軸承溫度分別高于135、90℃，將會(huì)引發(fā)顯性或者隱性故障。因此，要求工作人員應(yīng)落實(shí)電機(jī)高溫度研究工作，并做好故障處理工作，為風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

一、電機(jī)溫度高故障

（一）選型

結(jié)合礦區(qū)實(shí)際風(fēng)量需求，如果電機(jī)功率未達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)溫度過高。具體而言，由于部分工作人員預(yù)見性不足，風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)，在風(fēng)量需求不斷增加狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)難以滿足風(fēng)量需求，只能通過調(diào)整電機(jī)頻率以及葉輪角度增加風(fēng)量，進(jìn)而增加電機(jī)負(fù)荷，導(dǎo)致電機(jī)溫度過高。同時(shí)，還存在部分煤礦為實(shí)現(xiàn)節(jié)能，以變頻器完成供電操作，并將工頻電機(jī)作為變頻電機(jī)替代品使用，導(dǎo)致諧波交變磁場受到影響，增加電機(jī)溫度。另外，在未將運(yùn)行環(huán)境溫度因素考慮在內(nèi)的情況下，也會(huì)引發(fā)電機(jī)溫度過高情況。

（二）設(shè)計(jì)

當(dāng)前風(fēng)機(jī)主要以對旋結(jié)構(gòu)居多，驅(qū)動(dòng)使用等容量電機(jī)，以額定工況作為前提，可根據(jù)公式P1=ρν（ν-Q/Ftan-1β12）Q完成兩級葉輪計(jì)算工作。其中，ν指葉輪圓周速度，F(xiàn)指風(fēng)筒過流面積，ρ指風(fēng)機(jī)氣體密度，Q指風(fēng)量，β12指一級葉輪出口氣流角[1]。受到前后葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足影響，將會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)電機(jī)氣動(dòng)性能，在通風(fēng)距離增加的情況下，將會(huì)導(dǎo)致二級電機(jī)呈現(xiàn)負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而造成電機(jī)溫度過高情況。

（三）使用維護(hù)

對于電機(jī)而言，溫度保護(hù)十分重要，但是結(jié)合行業(yè)實(shí)際情況，就目前而言，繞組整定溫度不合理情況的出現(xiàn)已經(jīng)較為普遍。針對F 級絕緣電機(jī)，要求應(yīng)以155℃作為熱分等級，并設(shè)置報(bào)警溫度在135℃，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)相對較為寬泛，但是大部分煤礦均未達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，受到報(bào)警溫度較低影響，將會(huì)出現(xiàn)報(bào)警失誤情況，不利于煤礦正常運(yùn)行。

二、電機(jī)溫度高故障處理措施

（一）科學(xué)選型

結(jié)合礦井產(chǎn)能規(guī)劃，合理對風(fēng)機(jī)及電機(jī)進(jìn)行選型，并根據(jù)實(shí)際風(fēng)量需求以及煤礦開采深度，確定風(fēng)機(jī)風(fēng)量，以風(fēng)機(jī)額定最高風(fēng)量作為參考，明確電機(jī)功率，并對其調(diào)頻范圍予以規(guī)定。以運(yùn)行工況角度出發(fā)，風(fēng)機(jī)電機(jī)存在一定的特殊性，因此，在選型工作中，應(yīng)依據(jù)常態(tài)溫度，提高10℃環(huán)境溫度。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)

以設(shè)計(jì)角度出發(fā)，工作人員應(yīng)以葉輪葉型結(jié)構(gòu)著手，做好調(diào)整工作，防止出現(xiàn)旋風(fēng)機(jī)功率情況。同時(shí)，應(yīng)對旋葉輪扇葉數(shù)進(jìn)行造價(jià)，確保其與整個(gè)結(jié)構(gòu)相匹配，并完成壓力負(fù)荷處理工作。針對不等功率電機(jī)，并著重加強(qiáng)二級風(fēng)機(jī)電機(jī)處理，有效提升其服務(wù)系數(shù)?？稍O(shè)計(jì)隔流罩在風(fēng)機(jī)中，使機(jī)身得到一定的延長，為外風(fēng)扇的使用創(chuàng)造空間。在了解風(fēng)機(jī)電機(jī)性能的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺，做好杜絕超高壓生產(chǎn)制造以及超頻率生產(chǎn)制造情況。另外，工作人員應(yīng)進(jìn)一步對風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行了解。優(yōu)化其負(fù)載特性，提高服務(wù)系數(shù)。

（三）使用維護(hù)

工作人員應(yīng)切實(shí)落實(shí)風(fēng)機(jī)電機(jī)維護(hù)工作，并根據(jù)絕緣等級，合理設(shè)定報(bào)警溫度，其中，針對F 級絕緣，報(bào)警溫度應(yīng)在135℃，針對H 級絕緣，則報(bào)警溫度應(yīng)該在155℃，以風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承型號作為依據(jù)，結(jié)合煤礦實(shí)際工況，確定風(fēng)機(jī)電機(jī)注油操作。另外，工作人員應(yīng)明確行業(yè)維護(hù)規(guī)程，并以此作為依據(jù)，科學(xué)使用工頻、變頻電機(jī)，確保風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行有效性。

三、實(shí)例分析

某礦區(qū)通風(fēng)機(jī)電機(jī)在定子、軸承溫度方面均高于報(bào)警溫度，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。具體對該礦區(qū)進(jìn)行分析，礦區(qū)內(nèi)共存在風(fēng)機(jī)兩對，其中，現(xiàn)場運(yùn)行風(fēng)機(jī)為2#風(fēng)機(jī)，表1為該風(fēng)機(jī)具體參數(shù)。

表1 風(fēng)機(jī)與電機(jī)運(yùn)行參數(shù)

其中，在該風(fēng)機(jī)電機(jī)中，風(fēng)量、電機(jī)繞組報(bào)警整定溫度分別為5200m3/min、120℃。

具體對該風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度過高情況進(jìn)行分析，主要原因包括：（1）在案例風(fēng)機(jī)中，存在報(bào)警整定溫度較低的情況。（2）檢查風(fēng)機(jī)電機(jī)設(shè)備，可發(fā)現(xiàn)明顯氣動(dòng)性能不足情況，進(jìn)而導(dǎo)致對旋風(fēng)機(jī)功率受到影響，在該風(fēng)機(jī)電機(jī)中，存在電流相差較大的問題。（3）案例風(fēng)機(jī)電機(jī)選型相對較小，整個(gè)電機(jī)基本處于滿負(fù)荷狀態(tài)，一旦風(fēng)量、溫度較高，電機(jī)將會(huì)呈現(xiàn)燒毀情況（4）礦區(qū)散熱條件相對較差，風(fēng)道風(fēng)速屬于微風(fēng)狀態(tài)。

結(jié)合上文具體情況，本文采取以下解決措施：（1）在有效確保生產(chǎn)安全性的情況下，合理調(diào)整電機(jī)頻率以及風(fēng)量，使其逐步下降到45Hz、4900m3/min，以免出現(xiàn)電機(jī)燒毀事件。（2）在2#風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，可設(shè)置外聯(lián)風(fēng)口在1#風(fēng)機(jī)處，通過有效改造，經(jīng)測試，可有效降低一、二級風(fēng)機(jī)風(fēng)量，并且與礦區(qū)初期風(fēng)量要求相符，但是在為滿足后續(xù)工作需求，還需要進(jìn)一步落實(shí)改造工作。（3）在1#風(fēng)機(jī)應(yīng)用過程中，可對2#風(fēng)機(jī)進(jìn)行合理調(diào)整，保持二級電機(jī)為250kW，然后啟動(dòng)2#風(fēng)機(jī)，再次調(diào)整1#風(fēng)機(jī)，使其二級電機(jī)為250kW，所有風(fēng)機(jī)均需要做好風(fēng)露優(yōu)化處理，并以絕緣等級作為參考，合理設(shè)定報(bào)警溫度[2]。通過使用上文處理措施，通風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度過高問題得到有效處理，運(yùn)行已經(jīng)趨于穩(wěn)定，具體數(shù)據(jù)見表 2。

表2 改造后風(fēng)機(jī)與電機(jī)運(yùn)行參數(shù)

四、結(jié)論

受到選型、設(shè)計(jì)、制造條件、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)影響，在未有效細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，加之立法、執(zhí)法跟進(jìn)情況不佳，均會(huì)引發(fā)電機(jī)溫度過高情況，對電機(jī)運(yùn)行十分不利。因此，本文以實(shí)例出發(fā)，在使用應(yīng)急方法的基礎(chǔ)上，有機(jī)結(jié)合根本解決方法，建立在有效措施基礎(chǔ)上，在最大程度上避免電機(jī)溫度過高情況出現(xiàn)。